Taaaki spektrometr!

Na Wydziale Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska PŁ zainstalowano spektrometr fotoelektronowy AXIS Ultra DLD firmy Kratos Analytical Ltd. Jest to obecnie jedno z najnowocześniejszych i najbardziej zaawansowanych urządzeń tego typu na świecie. Zakup spektrometru o wartości przekraczającej 1 mln euro sfinansowano głównie z dotacji Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

– Metoda spektroskopii fotoelektronowej wymaga bardzo skomplikowanych i drogich urządzeń. Zakup ten otwiera drogę do złożonych badań w zakresie inżynierii molekularnej powierzchni i cienkich warstw. Będzie on służył nie tylko do realizacji projektów badawczych wydziału, ale również będzie dostępny dla innych ośrodków naukowych Łodzi i kraju – mówi prof. Jacek Tyczkowski, prodziekan ds. nauki WIPiOŚ PŁ i kierownik Zakładu Inżynierii Molekularnej, w którym znajduje się Laboratorium Spektroskopii Fotoelektronowej.

Gwałtowny rozwój techniki, jaki obserwujemy w ostatnich latach, w ogromnej mierze zawdzięczamy poznaniu zjawisk, które zachodzą na powierzchni ciał stałych. Jak podkreśla prof. Tyczkowski, to właśnie dzięki wykorzystaniu tych zjawisk mamy dzisiaj ekrany telewizyjne LCD, cienkowarstwowe ogniwa słoneczne, katalizatory w samochodach czy nowej generacji źródła energii, jakimi są ogniwa paliwowe. Zgłębienie tajemnic powierzchni pozwoliło na wytworzenie niezwilżalnych materiałów tekstylnych o samooczyszczających się powierzchniach imitujących powierzchnię liścia lotosu albo też innych, odwzorowujących skórę rekina, z których szyte są superszybkie kostiumy pływackie. Możemy produkować tworzywa o powierzchniach tak twardych, jak diament albo zmusić oporny teflon, by chętnie kleił się z innymi materiałami.

Nic więc dziwnego, że naukowcy poszukują coraz nowszych, bardziej precyzyjnych technik badania powierzchni ciał stałych. – A chodzi o grubość kilku do najwyżej kilkudziesięciu warstw atomowych. Taka powierzchnia często zmienia swoje właściwości w promieniu kilku nanometrów. Aby ją poznać dokładnie, trzeba zastosować bardzo wyrafinowane metody. Jedną z najbardziej użytecznych jest spektroskopia fotoelektronowa – tłumaczy prof. Tyczkowski.

Polega ona na oświetleniu, w bardzo wysokiej próżni, badanej powierzchni promieniowaniem Rentgena, które wybija z niej elektrony. Ich energie są mierzone. Wartości tych energii dają bogatą informację o strukturze chemicznej powierzchni. Wybijając z powierzchni elektrony światłem nadfioletowym możemy uzyskać niezwykle cenną informację o jej strukturze elektronowej. Jeśli nasz przyrząd potrafi dokonywać analizy bardzo małych obszarów, to możemy wykonać dwuwymiarową (2D) mapę struktury powierzchni, a jeśli jeszcze mamy źródło jonów, którymi możemy zdzierać kolejne warstwy z powierzchni badanego materiału, to możemy uzyskać i trójwymiarowy (3D) rozkład struktury. – Jak widać, sama zasada spektroskopii fotoelektronowej jest dość prosta. Jej zrealizowanie wymaga jednak bardzo skomplikowanych i drogich urządzeń – mówi prof. Tyczkowski.